本文主要是介绍【C++】树形关联式容器set、multiset、map和multimap的介绍与使用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
👀樊梓慕:个人主页
🎥个人专栏:《C语言》《数据结构》《蓝桥杯试题》《LeetCode刷题笔记》《实训项目》《C++》《Linux》《算法》
🌝每一个不曾起舞的日子,都是对生命的辜负
目录
前言
1.关联式容器
2.键值对
3.树形结构的关联式容器
3.1set
3.1.1set的特性
3.1.2set的构造
3.1.3set的使用
3.1.4set的使用示例
3.2multiset
3.3map
3.3.1map的特性
3.3.2map的构造
3.3.3map的使用
有关insert
有关[]运算符
3.4multimap
前言
本篇文章博主会与大家共同探索STL库中的set与map,其中涉及set与map的使用与一些特性的讲解介绍。
欢迎大家📂收藏📂以便未来做题时可以快速找到思路,巧妙的方法可以事半功倍。
=========================================================================
GITEE相关代码:🌟樊飞 (fanfei_c) - Gitee.com🌟
=========================================================================
1.关联式容器
前面学习的vector、list、deque等容器统称为『 序列式容器』,插入方式一般为『 push』。
因为他们的底层均为线性序列的结构,且存储的均为元素本身,并没有什么特殊含义。
而今天所学习的map、set、multimap、multiset等都为『 关联式容器』,插入方式一般为『 insert』。
他们的区别在与『 关联式容器』里面存储的是<Key,Value>结构的『 键值对』,在数据检索时比序列式容器效率更高。
2.键值对
『 键值对』用来表示具有『 一一对应』关系的一种结构,该结构中一般只包含两个成员变量Key和Value,key代表键值,value代表与键值key对应的信息。
我们来观察下SGI-STL中关于『 键值对』的定义:
template <class T1, class T2>
struct pair
{typedef T1 first_type;typedef T2 second_type;T1 first;T2 second;pair() : first(T1()), second(T2()){}pair(const T1& a, const T2& b) : first(a), second(b){}
};
很容易的我们看到在STL中『 键值对』就是pair这种结构。
pair的first代表的就是key,second代表的就是value。
注:我们可以采用make_pair()来构建『 键值对』。
那在实际的应用中我们有不同的方法来构建pair,这个我们后面在谈,这里先简单介绍一下。
3.树形结构的关联式容器
在STL中有两种不同结构的关联式容器。
关联式容器 | 容器结构 | 底层实现 | 特点 |
---|---|---|---|
set、map、multiset、multimap | 树型 | 平衡搜索树(红黑树) | 有序 |
unordered_set、unordered_map、unordered_multiset、unordered_multimap | 哈希 | 哈希表 | 无序 |
这里我们只谈树形结构。
可以看到树形结构的关联式容器都采用『 平衡搜索树(红黑树)』作为底层实现方式。
其中multiset和multimap允许键值冗余,即允许不同value对应的key值重复。
3.1set
3.1.1set的特性
- set是按照一定次序存储元素的容器,使用set的迭代器遍历set中的元素,可以得到有序序列。
- 在set中,元素的value也标识它(value就是key,类型为T),所以set中插入元素时,只需要插入value即可,不需要构造键值对,并且每个value必须是唯一的,所以set中的元素不可以重复(因此可以使用set进行去重)。set中的元素不能在容器中修改(元素总是const),但是可以从容器中插入或删除它们。
- 在内部,set中的元素总是按照其内部比较对象(类型比较)所指示的特定严格弱排序准则进行排序,当不传入内部比较对象时,set中的元素默认按照小于来比较。
- set容器通过key访问单个元素的速度通常比unordered_set容器慢,但它们允许根据顺序对子集进行直接迭代。
- set在底层是用二叉搜索树(红黑树)实现的,所以查找的时间复杂度为logN。
注意:与map/multimap不同,map/multimap中存储的是真正的键值对<key, value>,set中只放value,但在底层实际存放的是由<value, value>构成的键值对。
3.1.2set的构造
(1)构造
set<int> s1;
(2) 拷贝构造。
set<int> s2(s1);
(3)迭代器区间构造。
set<char> s3(s2.begin(), s2.end());
(4) 采用大于的排序准则进行排序,默认为less小于即升序。
set<int, greater<int>> s4;
3.1.3set的使用
pair<iterator,bool> insert (const value_type& x ) | 在set中插入元素x,实际插入的是<x, x>构成的键值对,如果插入成功,返回<该元素在set中的位置,true>,如果插入失败,说明x在set中已经存在,返回<x在set中的位置,false> |
void erase ( iterator position ) | 删除set中position位置上的元素 |
size_type erase ( const key_type& x ) | 删除set中值为x的元素,返回删除的元素的个数 |
void erase ( iterator first, iterator last ) | 删除set中[first, last)区间中的元素 |
void swap ( set<Key,Compare, Allocator>& st ); | 交换set中的元素 |
void clear ( ) | 将set中的元素清空 |
iterator find ( const key_type& x ) const | 返回set中值为x的元素的位置 |
size_type count ( const key_type& x ) const | 返回set中值为x的元素的个数 |
bool empty ( ) const | 检测set是否为空,空返回true,否则返回true |
size_type size() const | 返回set中有效元素的个数 |
迭代器等 | ... |
3.1.4set的使用示例
#include <set>
void TestSet()
{// 用数组array中的元素构造setint array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4,6, 8, 0 };// 迭代器区间构造set<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array));cout << s.size() << endl;// 正向打印set中的元素,从打印结果中可以看出:set可去重for (auto& e : s)cout << e << " ";cout << endl;// 使用迭代器逆向打印set中的元素for (auto it = s.rbegin(); it != s.rend(); ++it)cout << *it << " ";cout << endl;// set中值为3的元素出现了几次cout << s.count(3) << endl;
}
3.2multiset
multiset容器和set容器所提供的成员函数的接口基本都是一致的,multiset容器和set容器的唯一区别就是,multiset允许『 键值冗余』,即multiset容器存储的元素是可以重复的。
比如:
#include <set>
void TestSet()
{int array[] = { 2, 1, 3, 9, 6, 0, 5, 8, 4, 7 };// 注意:multiset在底层实际存储的是<int, int>的键值对// 迭代器区间构造multiset<int> s(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));for (auto& e : s)cout << e << " ";cout << endl;return 0;
}
由于multiset允许『 键值冗余』,所以成员函数find和count的返回值有所不同。
- find函数:返回底层搜索树中序的第一个值为val的元素的迭代器
- count函数:返回值为val的元素个数
3.3map
3.3.1map的特性
- map是关联容器,它按照特定的次序(按照key来比较)存储由键值key和值value组合而成的元素。
- 在map中,键值key通常用于排序和唯一地标识元素,而值value中存储与此键值key关联的内容。键值key和值value的类型可能不同,并且在map的内部,key与value通过成员类型value_type绑定在一起,为其取别名称为pair: typedef pair<const key, T> value_type;
-
map容器中元素的键值key不能被修改,但是元素的值value可以被修改,因为map底层的二叉搜索树是根据每个元素的键值key进行构建的,而不是值value。
- 在内部,map中的元素总是按照键值key进行比较排序的,默认小于。
- map中通过键值访问单个元素的速度通常比unordered_map容器慢,但map允许根据顺序对元素进行直接迭代(即对map中的元素进行迭代时,可以得到一个有序的序列)。
- map支持下标访问符,即在[]中放入key,就可以找到与key对应的value。
- map通常被实现为二叉搜索树(更准确的说:平衡二叉搜索树(红黑树))。
3.3.2map的构造
(1)构造
map<int, double> m1;
(2) 拷贝构造。
map<int, double> m2(m1);
(3)迭代器区间构造。
map<int, double> m3(m2.begin(), m2.end());
(4) 采用大于的排序准则进行排序,默认为less小于即升序。
map<int, double, greater<int>> m4;
3.3.3map的使用
pair<iterator,bool> insert (const value_type& x ) | 在map中插入键值对x,注意x是一个键值 对,返回值也是键值对:iterator代表新插入 元素的位置,bool代表释放插入成功 |
void erase ( iterator position ) | 删除position位置上的元素 |
size_type erase ( const key_type& x ) | 删除键值为x的元素 |
void erase ( iterator first, iterator last ) | 删除[first, last)区间中的元素 |
void swap (map<Key,T,Compare,Allocator>& mp) | 交换两个map中的元素 |
void clear ( ) | 将map中的元素清空 |
iterator find ( const key_type& x) | 在map中插入key为x的元素,找到返回该元 素的位置的迭代器,否则返回end |
const_iterator find ( const key_type& x ) const | 在map中插入key为x的元素,找到返回该元 素的位置的const迭代器,否则返回cend |
size_type count ( const key_type& x ) const | 返回key为x的键值在map中的个数,注意 map中key是唯一的,因此该函数的返回值 要么为0,要么为1,因此也可以用该函数来 检测一个key是否在map中 |
bool empty ( ) const | 检测map中的元素是否为空,是返回true,否则返回false |
size_type size() const | 返回map中有效元素的个数 |
mapped_type& operator[] (const key_type& k) | 返回k对应的value,且可对value进行修改 |
迭代器等 | ... |
有关insert
我们知道,map的value_type是pair,所以在插入时我们需要构造出一个pair来,所以这里有三种方式构造pair:匿名对象、make_pair和C++11的{}构造。
(1)匿名对象
int main()
{map<int, string> m;//方式一:构造匿名对象m.insert(pair<int, string>(1, "one"));return 0;
}
(2)make_pair
库给我们提供了一个构造pair的函数:
template <class T1, class T2>
pair<T1, T2> make_pair(T1 x, T2 y)
{return (pair<T1, T2>(x, y));
}
所以:
int main()
{map<int, string> m;//方式一:构造匿名对象m.insert(pair<int, string>(1, "one"));//方式二:make_pairm.insert(make_pair(2, "two"));return 0;
}
(3)C++11 {}构造
C++11引入了『 多参数隐式类型转换』,所以我们可以利用{}进行构造:
int main()
{map<int, string> m;//方式一:构造匿名对象m.insert(pair<int, string>(1, "one"));//方式二:make_pairm.insert(make_pair(2, "two"));//方式三:{}构造m.insert( { 3, "three" } );return 0;
}
推荐第二或第三种。
insert函数的『 返回值』也是一个pair对象,该pair对象中第一个成员的类型是map的迭代器类型,第二个成员的类型的一个bool类型,具体含义如下:
- 若待插入元素的键值key在map当中不存在,则insert函数插入成功,并返回插入后元素的迭代器和true。
- 若待插入元素的键值key在map当中已经存在,则insert函数插入失败,并返回map当中键值为key的元素的迭代器和false。
有关[]运算符
我们直接看STL库中的说法:
意思是调用[]操作符相当于进行下面的操作:
(*((this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first)).second
我们从内向外进行分析:
首先调用了insert函数,插入的是键值k和mapped_type默认值组成的键值对,而insert的返回值是键值对pair<iterator,bool>,.first取到这个迭代器,解引用拿到该迭代器指向的map中的元素,.second取到value值。
简单模拟重载下[]:
V& operator[](const K& key)
{pair<iterator,bool> ret = insert(make_pair(key,V()));return ret.first->second;
}
重点是什么呢,就是一旦你调用这个[]操作符,那么就被插入了,所以我们可以利用[]完成插入操作。
所以对于map来说,[]操作符可以实现很多功能:
3.4multimap
multimap容器和map容器所提供的成员函数的接口基本都是一致的,multimap容器和map容器的唯一区别就是,multimap允许『 键值冗余』,即multimap容器存储的元素是可以重复的。
注意:multimap由于『 键值冗余』,如果不同的value对应的key值相同的情况下,返回value会产生歧义,所以未重载[]操作符。
由于multimap允许『 键值冗余』,所以成员函数find和count的返回值有所不同。
- find函数:返回底层搜索树中序的第一个值为key的元素的迭代器
- count函数:返回值为key的元素个数
=========================================================================
如果你对该系列文章有兴趣的话,欢迎持续关注博主动态,博主会持续输出优质内容
🍎博主很需要大家的支持,你的支持是我创作的不竭动力🍎
🌟~ 点赞收藏+关注 ~🌟
=========================================================================
这篇关于【C++】树形关联式容器set、multiset、map和multimap的介绍与使用的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!